无线传感器网络路由协议——DIRECTED DIFFUSION路由原理与仿真.docVIP

毕业设计(论文)

题目无线传感器网络路由协议

—DirectedDiffusion路由原理与仿真

学院(全称)信息科学与工程学院

专业、年级通信工程06级01班

学生姓名丁仿敏学号

指导教师许登元

论文评阅人

重庆交通大学

2010年

前言

传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了具有先导意义的无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。无线传感器网络将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起，改变人类与自然界的交互方式。美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官又被称为全球未来的三大高科技产业。

无线传感器网络是一种以通信为中心的，无基础设施的无线网络，是AdHoc网络的一种典型应用，但它与传统的AdHoc网络相比又有许多不同之处。它采用的是数据为中心的广播通信体制，属于多跳的数据传输网络，而多跳的数据传输离不开路由协议。无线传感器网络路由协议的目的是在传感器节点和Sink节点寻找一条数据传输的路径，根据路由协议采用的通信模式、路由结构、路由建立时机、状态维护、节点标识和投递方式等，可以将无线传感器网络路由协议划分为多种类型。本文对各类路由协议中的经典路由算法作了一定的说明并重点对定向扩散协议(DirectedDiffusion)作了详细的分析。

定向扩散路由协议(DirectedDiffusion,DD)是专门为无线传感器网络设计的一种路由协议，由加州大学洛杉矶分校计算机科学系的DeborahEstrin等人在DARPA的1997-98ISAT项目完成后提出。它是应用于无线传感器网络中的一种新的数据分发模式。它使用发布——订阅的模式进行网络中节点之间的通信;是以数据为中心的，使用属性值的方式命名任务和数据;节点通过兴趣(Interest)泛洪请求特定属性的数据，兴趣泛洪的过程中建立了网络中传播节点之间的梯度(Gradient)，通过多径传输和路径选拔确定出一条与兴趣匹配的数据传输的最佳路径。这种路由机制具有鲁棒性强，节能性好等特点。

NS2(NetworkSimulator,version2)又称网络仿真器，是一款开放源代码的网络仿真软件。它是一种学术界广泛使用的模拟软件，是由DARPA和NSF项目资助，为了研究大规模网络以及当前和未来的网络协议交互行为而开发。它为有线和无线网络上的TCP、路由和多播等协议的仿真提供了强有力的支持。NS2是一个面向对象的、离散的、事件驱动的网络仿真工具，可以仿真多种IP网络，已实现许多网络组件(如TCP和UDP)、数据源生成器(如FTP，Telnet，Web，CBR和VBR)、路由器队列管理机制(如DropTail,RED,CBQ)、路由算法(如Dijkstra)以及MAC层协议。NS2还支持多种有线和无线通信网(包括卫星网)的仿真，能够对不同网络层次、不同网络结构、不同网络组件进行仿真。它功能强大，模块丰富，已经实现的一些仿真模块有:网络传输协议、业务源流量产生器、路由队列

管理机制、路由算法，以及无线网络的WLAN，Adhoc和WSN路由，移动IP和卫星通信网络等。NS2也为进行局域网的仿真而实现了多播以及一些MAC子层协议。因此，在本次课题采用NS2这款仿真软件进行仿真。

本文对其中基于查询的路由算法予以全面介绍，分析引入无线传感器网络中已有的基于查询的路由协议的典型代表DirectedDiffusion路由协议的原理和实现;对经典的定向扩散路由算法DD进行分析，由于采用基于无线传感器网络模块的NS2平台对这种算法进行仿真实验，故对NS2进行简要介绍，并对其协议框架，和模拟的环境进行分析;在NS2上构建网络模型环境，设计实验方案，对在NS2网络模拟平台下得到的数据进行分析，通过DD和泛洪两种路由方式的比较评价其性能，并对结果和预期加以分析，进一步深化对定向扩散路由协议的认识和了解。

目录

中文摘要I英文摘要II第1章绪论11.1国内外的研究现状11.2课题的研究意义21.3论文的组织2

无线传感器网络概述3第2章

2.1无线传感器网络概念及体系结构3

2.1.1无线传感器网络